[发明专利]一种用于隧道长距离三维超前地质预报方法

说明书

本发明公开了一种用于隧道长距离三维超前地质预报方法，包括以下步骤：在隧道掌子面上布置8个检波器，分成两行，每行4个；在隧道掌子面上布置10个人工震源点，分成两行，每行5个，每个检波器的左右两侧分别设置有一个人工震源点，人工震源点的分布范围覆盖检波器的分布范围，人工震源点设置在震源垫板上；将检波器串联并与三维地震数据采集仪连接；铁锤击打震源垫板产生地震波；三维地震数据采集仪采集记录由于人工地震波传播产生的反射波信号；对反射信号进行处理，生成地震反射波特征图谱；分析地震反射波特征图谱，对隧道施工前方及其周围地质情况进行准确超前预报。本发明针对性强，方便易用，适应性强，适合推广应用。

技术领域

本发明属于隧道建设工程领域，具体地说，涉及一种用于隧道长距离三维超前地质预报方法。

背景技术

隧道超前地质预报是指在隧道开挖时，对掌子面前方及其周围的围岩岩性、地层构成和地下水情况做出超前预报。主要利用地质、钻探、物探等方法，结合地质资料、洞内外地质调查、掌子面素面结果对施工掌子面前方不良地质体性质、位置、规模的预测，为进一步施工提供指导，确保施工的安全和顺利进行。准确、及时、高效是当前地质预报的追求，但因各种预报方法理论、设备的局限性，存在预报距离短、测试准备工作繁琐、占用时间长、主动爆破安全隐患大等问题，不仅影响了正常施工，还引入安全不确定因素。为了提高预报准确率，经工程实践发展出了综合超前地质预报方法，虽然大大提高了预报准确率，也带来了工作量大、占用时间更长、准备工作更多等问题，因此，简捷、安全、高效、环保的长距离预报技术将是发展趋势。

目前国内外地震波反射法隧道超前地质预报技术多是以瑞士AMBERG生产的TSP技术和美国的TST技术为基础，TSP技术除须在隧道洞壁两侧各一个检波器孔外，还须在洞壁一侧钻24个震源孔，采用乳化炸药爆破激发地震波，地震波在向三维空间传播的过程中，遇到声阻抗界面，即地质岩性变化的界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等，会产生弹性波的反射现象，这种反射波被布置在隧道围岩内的检波装置接收下来，输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理，实现拾取掌子面前方岩体中的反射波信息，达到预报的目的。

现有的地震波反射法隧道超前地质预报技术存在以下问题：第一，干扰波多，信噪比低，检波器接收信号包括面波、声波、侧向反射波等多种干扰波，信号失真，滤波难度大；第二，费时费力：钻24个爆破孔和2个接收孔，爆破孔深1.5m，接收孔2.0m，用时2小时以上；第三，爆破封炮难度大，采用灌水方式进行封炮，需要固定水源和专人操作，人员安全性低；第四，安全性差、受环境制约性强；采用炸药做震源，需要专业人员操作，需要报安全部门审批，且仅适用于允许爆破的地区和环境；第五，准确性差：由于干扰波多，接收信号复杂，通过滤波处理后信号失真较多。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术中干扰波多、滤波技术难、信噪比低和失真严重、预报准确度差、费时费力的问题，提供了一种用于隧道长距离三维超前地质预报方法，提高了地震波反射信号质量，是一种信噪比高，保真效果好，预报准确度高且省力省时，操作简便的隧道超前地质预报方法，预报距离可达200m以上。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种用于隧道长距离三维超前地质预报方法，包括以下步骤：

步骤1、在隧道掌子面上垂直布置8个钻孔，钻孔孔径50mm，深度500mm，分成两行，每行4个，同一行的钻孔沿隧道的中线对称设置，上下两行相邻的四个钻孔成正方形布置；

步骤2、在掌子面上的8个钻孔中安装8支速度型三分量检波器；

步骤3、在隧道掌子面上布置10个人工震源点，分成两行，每行5个，每个检波器的左右两侧分别设置有一个人工震源点，上下两行相邻的四个人工震源点成正方形布置；覆盖检波器范围；

步骤4、震源垫板包括正方形钢板，所述正方形钢板的中心处设置有金属插头，将震源垫板的插头对正人工震源点垂直插入掌子面中，使震源垫板贴紧掌子面，垫板中心与人工震源点重合；